WO2020221513A1

WO2020221513A1 - Tankheizung, verfahren zur herstellung einer tankheizung

Info

Publication number: WO2020221513A1
Application number: PCT/EP2020/057923
Authority: WO
Inventors: Ewgenij Landes; Guido Bernd Finnah; Romualdas ZALIUKAS; Jan Ruigrok van de Werve
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2019-04-29
Filing date: 2020-03-23
Publication date: 2020-11-05
Also published as: DE102019206084A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tankheizung, umfassend mindestens ein elektrisches Heizelement (1), Stromschienen (2, 3) zur elektrischen Kontaktierung des Heizelements (1) und mindestens einen Wärmeleitkörper (4) zum Verteilen der Wärme des mindestens einen Heizelements (1). Erfindungsgemäß ist das elektrische Heizelement (1) sandwichartig zwischen zwei Stromschienen (2, 3) angeordnet, die in einen das Heizelement (1) umgebenden, umlaufenden Rahmen (5) eingelegt sind, so dass das Heizelement (1) in einem allseitig umschlossenen Raum (6) aufgenommen ist, wobei das Heizelement (1), die Stromschienen (2, 3) und der Rahmen (5) eine vormontierte Baugruppe (7) ausbilden. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Tankheizung.

Description

Beschreibung

Titel:

Tankheizung, Verfahren zur Herstellung einer Tankheizung

Die Erfindung betrifft eine Tankheizung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Tankheizung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Tankheizung.

Stand der Technik

Aufgrund stetig steigender gesetzlicher Anforderungen an die Emissionswerte von Verbrennungsmotoren werden zur Einhaltung der vorgegebenen Grenzwerte die Abgase aus Verbrennungsmotoren einer Nachbehandlung unterzogen. Zur Reduzierung des Stickoxidausstoßes, insbesondere bei Dieselmotoren, werden Reduktionskatalysatoren eingesetzt, mittels derer die Stickoxid- Emissionen (NOX) deutlich abgesenkt werden können. Bevor die Abgase in den Katalysator gelangen, wird ihnen ein Reduktionsmittel zugeführt, wie beispielsweise eine wässrige Harnstofflösung, welche die Bildung von Ammoniak bewirkt, das wiede rum mit den Stickoxiden im nachgeschalteten Katalysator zu harmlosem Stick stoff und Wasser reagiert. Die Bevorratung der wässrigen Harnstofflösung erfolgt in einem Tank, der in der Regel derart am Fahrzeug angeordnet, dass das hierin enthaltene Reduktionsmittel den Außentemperaturen ausgesetzt ist. Da die wässrige Harnstofflösung bei Temperaturen unter -11°C gefriert, ist der Vorrats tank mit einer Heizvorrichtung ausgestattet, welche ein Einfrieren verhindert bzw. ein Auftauen von bereits gefrorenem Reduktionsmittel bewirken soll. Bei der Heizvorrichtung kann es sich beispielsweise um eine elektrische Heizung han deln. Besonders vorteilhaft lassen sich bei hohen Temperaturen selbst abregeln de PTC-Heizelemente (Positive Temperature Coefficient), die in einen Träger körper integriert sind, als Heizvorrichtung einsetzen. Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2016 209 265 Al ist eine Heizung für ein Sys tem zur Nachbehandlung von Abgasen durch ein Reduktionsmittel bekannt, die einen Wärmeleitkörper, mindestens eine an dem Wärmeleitkörper befestigte elektrische Heizeinrichtung und mindestens eine Stromschiene zur elektrischen Kontaktierung der elektrischen Heizeinrichtung umfasst. Zur Reduzierung des Herstellungsaufwands wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, dass der Wär meleitkörper ein stranggegossenes Bauteil ist und, dass der Wärmeleitkörper, die mindestens eine elektrische Heizung und die mindestens eine Stromschiene ge meinsam eine Umspritzung aufweisen, die aus einem thermoplastischen Elasto mer besteht.

Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorlie genden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Herstellung einer Tankheizung wei ter zu vereinfachen bzw. die Herstellungskosten zu senken.

Zur Lösung der Aufgabe werden die Tankheizung mit den Merkmalen des An spruchs 1 sowie das Verfahren zur Herstellung einer Tankheizung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.

Die vorgeschlagene Tankheizung soll dabei nicht nur für den Einsatz in einem Reduktionsmitteltank geeignet sein. Beispielsweise kann die vorgeschlagene Tankheizung auch in einen Tank eingesetzt werden, welcher der Bevorratung von Wasser zur Einspritzung in einen Benzinmotor dient. Mit Hilfe der Wasser einspritzung bei Benzinmotoren kann die Performance des Motors gesteigert werden.

Offenbarung der Erfindung

Die vorgeschlagene Tankheizung umfasst mindestens ein elektrisches Heizele ment, Stromschienen zur elektrischen Kontaktierung des Heizelements und min destens einen Wärmeleitkörper zum Verteilen der Wärme des mindestens einen Heizelements. Erfindungsgemäß ist das elektrische Heizelement sandwichartig zwischen zwei Stromschienen angeordnet, die in einen das Heizelement umge benden, umlaufenden Rahmen eingelegt sind, so dass das Heizelement in einem allseitig umschlossenen Raum aufgenommen und beidseitig von den Strom- schienen elektrisch kontaktiert ist. Das mindestens eine Heizelement, die Strom schienen und der Rahmen bilden dabei eine vormontierte Baugruppe aus.

Durch die sandwichartige Aufnahme des Heizelements zwischen den beiden Stromschienen in dem dafür vorgesehenen Rahmen wird in einfacher Weise die erforderliche elektrische Kontaktierung des Heizelements hergestellt. Zugleich ist das Heizelement durch die Stromschienen und den umlaufenden Rahmen vor äußeren Einwirkungen geschützt. Der Rahmen bildet dabei eine Art Grundgerüst aus, in das zunächst das mindestens eine Heizelement eingesetzt wird. An schließend werden beidseits des Rahmens die beiden Stromschienen in den Rahmen eingelegt, so dass der Rahmen zwischen den beiden Stromschienen angeordnet ist oder zumindest in den Spalt zwischen den beiden Stromschienen eingreift. Das mindestens eine Heizelement, die Stromschienen und der Rahmen bilden in dieser Anordnung eine vormontierte Baugruppe aus, welche die Herstel lung der Tankheizung vereinfacht. Denn zur Fertigstellung der Tankheizung müssen die stromführenden Teile nur noch elektrisch isoliert werden, beispiels weise elektrisch isolierend umspritzt werden, und der mindestens eine Wärme leitkörper an der vormontierten Baugruppe befestigt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt das mindestens eine Heizelement beidseitig vollflächig an den beiden Stromschienen an. Die voll flächige Anlage gewährleistet eine optimale Wärmeauskopplung. Die ausgekop pelte Wärme wird dann von den beidseits angeordneten Stromschienen auf den mindestens einen Wärmeleitkörper übertragen. Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass die beiden Stromschienen gegen das mindestens eine Heizelement vorgespannt sind. Durch die Vorspannung ist ein dauerhafter Kon takt der Stromschienen mit dem mindestens einen Heizelement sichergestellt, so dass die Wärmeauskopplung weiter verbessert wird.

Die Dicke des Rahmens im Bereich des Spalts zwischen den beiden Strom schienen ist vorzugsweise geringer als die Dicke des mindestens einen zwischen den beiden Stromschienen angeordneten Heizelements. Mit Andrücken der Stromschienen gegen den Rahmen, kann auf diese Weise die gewünschte Vor spannung gegenüber dem mindestens einen Heizelement realisiert werden. Zur elektrischen Isolierung werden die stromführenden Teile in der Regel mit ei nem elektrisch isolierenden Kunststoff umspritzt. Bevorzugt weist auch die vor montierte Baugruppe der erfindungsgemäßen Tankheizung bereichsweise eine Umspritzung mit einem elektrisch isolierenden Kunststoff auf, und zwar im Be reich des Rahmens. Beim Umspritzen der vormontierten Baugruppe können die äußeren Flächen der Stromschienen und die gegenüberliegenden umlaufenden Ränder des Rahmens zur Fixierung der Baugruppe im Umspritzungswerkzeug eingesetzt werden. Durch Schließen des Werkzeugs auf den gegenüberliegen den umlaufenden Rändern des Rahmens kann das Eindringen von Umsprit zungsmaterial in den umlaufenden Spalt zwischen den Kanten der Stromschie nen und dem Rahmen verhindert werden. Damit ist das Andrücken der Strom schienen bei verschiedenen Temperaturen bzw. unterschiedlichen Ausdeh nungskoeffizienten der eingesetzten Materialien möglich, da das dafür notwendi ge Spiel der Stromschienen im Rahmen erhalten bleibt. Mit Hilfe der Umspritzung kann die endgültige Kontur der Tankheizung bestimmt werden. Ferner können mit Hilfe der Umspritzung kundenspezifische Anschlüsse ausgeformt werden. Bei dem Kunststoff kann es sich beispielsweise um HDPE oder Lupolen handeln. Im Bereich mindestens einer Stromschiene ist die Umspritzung der erfindungsge mäßen Tankheizung jedoch ausgespart. Großflächige, bei einem Temperatur wechsel zur Rissbildung neigende Umspritzungsflächen werden somit vermie den. Zugleich wird Umspritzungsmaterial eingespart. Ferner wird die Wärmeaus- kopplung über die Stromschiene in den Wärmeleitkörper verbessert, wenn zwi schen der Stromschiene und dem Wärmeleitkörper keine Kunststoff-Umspritzung angeordnet ist. Das Aussparen der Umspritzung im Bereich mindestens einer Stromschiene macht jedoch weitere Maßnahmen zur elektrischen Isolierung er forderlich.

In Weiterbildung der Erfindung wird daher vorgeschlagen, dass die vormontierte Baugruppe im Bereich mindestsens einer Stromschiene eine Folienabdeckung aufweist, die an ihren Rändern mit dem Rahmen und/oder der Umspritzung um laufend stoffschlüssig verbunden, beispielsweise verschweißt, ist. Durch die stoffschlüssige Verbindung wird zugleich eine Abdichtung erreicht, die verhindert, dass die Stromschiene oder das Heizelement in Kontakt mit dem im Tank bevor rateten Medium gelangen. Die Folienabdeckung kann im Vergleich zur Kunst stoff-Umspritzung relativ dünn ausgebildet werden, so dass die Wärmeauskopp- lung über die Stromschiene in den Wärmeleitkörper nur unwesentlich beeinträch- tigt wird. Das heißt, dass die Gefahr einer Überhitzung des die Wärme erzeu genden elektrischen Heizelements verringert wird, was bei einem selbstabre- gelnden elektrischen Heizelement, beispielsweise in Form eines PTC- Elements den Vorteil mit sich bringt, dass dieses nicht so schnell abregelt, sondern volle Leistung bringt. Darüber hinaus können unter der großflächigen Folienabdeckung auch großflächige Heizelemente zum Einsatz kommen, die bei herkömmlicher Umspritzung wegen der Neigung zur Rissbildung nicht hätten zum Einsatz ge langen können.

Mit Hilfe der vorgeschlagenen Folienabdeckung wird eine Versiegelung der vor montierten Baugruppe erreicht, die eine vollflächige Umspritzung mit Kunststoff entbehrlich macht. Zur stoffschlüssigen Verbindung der Folienabdeckung mit dem Rahmen und/oder der im Bereich des Rahmens ausgebildeten Umspritzung wird die Folienabdeckung bis auf den Rahmen bzw. bis auf die Umspritzung des Rahmens geführt und anschließend mit dem Rahmen und/oder der Umspritzung stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise verschweißt. Zum Verschweißen kann das sogenannte HPW („Hot Plate Welding“) -Verfahren eingesetzt werden, mit tels dessen eine besonders robuste Dichtheit erreicht wird.

Wird die vormontierte Baugruppe erst bereichsweise umspritzt und anschließend mittels der Folienabdeckung versiegelt, wird vorzugsweise beim Umspritzen ein zur späteren Versiegelung notwendiger, möglichst breiter umlaufender Rahmen um die offenen äußeren Seiten der Stromschienen und dem sichtbaren Rand des Rahmens vorgehalten. Dadurch vereinfacht sich das anschließende stoffschlüs sige Verbinden bzw. Verschweißen der Folienabdeckung mit der Umspritzung.

Die bereichsweise umspritzte und versiegelte Baugruppe muss anschließend nur noch mit dem mindestens einen Wärmeleitkörper verbunden werden. Da dieser nicht stromführend ist, kann auf eine Umspritzung des Wärmeleitkörpers mit Kunststoff ebenfalls verzichtet werden. Auf diese Weise kann eine erhebliche Menge an Kunststoff eingespart werden.

Vorteilhafterweise ist der mindestens eine Wärmeleitkörper mit Hilfe von Befesti gungsmitteln, beispielsweise mit Hilfe von Klammern, an der vormontierten Bau gruppe befestigt. Die Befestigungsmittel, insbesondere die Klammern, vereinfa chen die Befestigung des Wärmeleitkörpers an der vormontierten Baugruppe, da die Befestigung über eine einfache Steck- bzw. Klemmverbindung erzielt werden kann. In der Umspritzung können entsprechende Aufnahmen zur Aufnahme der Befestigungsmittel ausgeformt sein. Vorzugsweise sind die Klammern aus Fe derstahl gefertigt und spannen den Wärmeleitkörper gegen die vormontierte Baugruppe vor. Der Wärmeleitkörper wird somit an die vormontierte Baugruppe angedrückt, wodurch die Wärmeübertragung weiter verbessert wird. Die vor zugsweise von den Klammern aus Federstahl über die Wärmeleitkörper, Folien abdeckungen und Stromschienen ausgeübte Kraft drückt auf die Flächen des mindestens einen Heizelements und gewährleistet somit den sicheren elektri schen Kontakt sowie ein vollflächiges, planes und angepresstes Anliegen aller Komponenten miteinander. Bevorzugt liegt der Wärmeleitkörper im Bereich einer Folienabdeckung an der vormontierten Baugruppe an. Die mittels des Heizele ments erzeugte Wärme wird dann über die Stromschiene und die dünne Folien abdeckung auf den Wärmeleitkörper übertragen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegen sich mindes tens zwei Wärmeleitkörper an gegenüberliegenden Seiten der vormontierten Baugruppe gegenüber. Die mit Hilfe des Heizelements erzeugte Wärme kann somit großflächig verteilt werden. Die Wärmeleitkörper sind weiterhin vorzugs weise mit Hilfe der Klammern gegeneinander verspannt. Das heißt, dass weniger Befestigungsmittel, insbesondere Klammern erforderlich sind. Zugleich ist durch das gegeneinander Verspannen ein optimaler Kontakt der Wärmeleitkörper mit der jeweiligen Folienabdeckung und der darunterliegenden Stromschiene sicher gestellt.

Der Rahmen der vormontierten Baugruppe ist vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff, beispielsweise aus Grivory, gefertigt. Grivory besitzt den Vorteil, dass es vergleichsweise hart bzw. fest ist, so dass sich die Formsteifig keit des Rahmens erhöht. Der Schmelzpunkt von Grivory liegt im Vergleich zu HDPE oder Lupolen höher, so dass es bei einer Umspritzung mit HDPE oder Lu- polen zu keiner Verschleppung des Rahmenmaterials kommt.

Der mindestens eine Wärmeleitkörper ist vorzugsweise aus Metall, beispielswei se aus Kupfer oder Aluminium, gefertigt. Metalle, insbesondere die vorstehend genannten Metalle, weisen eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, so dass die Wär- meauskopplung in das im Tank bevorratete Medium verbessert wird. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Wärmeleitkörper ein Strangpressprofil. Dieses ist einfach und kostengünstig herzustellen.

Die Folienabdeckung ist vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden, medi enundurchlässigen und temperaturbeständigen Material gefertigt. Durch Ver wendung eines elektrisch isolierenden Materials vermag die Folienabdeckung ei ne Kunststoff-Umspritzung zu ersetzen, die üblicherweise zur elektrischen Isolie rung der stromführenden Teile einer Tankheizung eingesetzt wird. Dadurch, dass das Material zusätzlich medienundurchlässig ist, wird zusätzliche eine Abdich tung bzw. Versiegelung der vormontierten Baugruppe erreicht. Die Temperatur beständigkeit des Materials gewährleistet, dass die vorstehend genannten Ei genschaften möglichst dauerhaft erhalten bleiben.

Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass die Folienabdeckung eine Verbundfolie ist. Die Verbundfolie ermöglicht die Kombination unterschiedlicher Folienmaterialen, so dass die vorstehend genannten Eigenschaften einfacher er reichbar sind.

Idealerweise weist die Folienabdeckung bzw. Verbundfolie eine gute Wärmeleit fähigkeit auf, so dass sie eine maximale Wärmeauskopplung in den anliegenden Wärmeleitkörper ermöglicht. Des Weiteren sollte die dem Rahmen bzw. der Um spritzung zugewandte Seite der Folienabdeckung bzw. Verbundfolie heißsiegel fähig bzw. verschweißbar sein.

Das elektrische Heizelement ist vorzugsweise ein Widerstandsheizelement, ins besondere ein PTC- Element. Diese können flächig gestaltet und somit einfach in einen Rahmen integriert werden.

Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung einer Tankheizung vorgeschlagen, die mindestens ein elektri sches Heizelement, Stromschienen zur elektrischen Kontaktierung des Heizele ments und mindestens einen Wärmeleitkörper zum Verteilen der Wärme des mindestens einen Heizelements umfasst. Bei dem Verfahren wird das mindes tens eine Heizelement in einen Rahmen eingesetzt, in den Rahmen wird beid seits jeweils eine Stromschiene eingelegt, anschließend wird der Rahmen mit ei- nem elektrisch isolierenden Kunststoff umspritzt und erst nach dem Umspritzen mit Kunststoff wird der mindestens eine Wärmeleitkörper mit Hilfe von Befesti gungsmitteln, beispielsweise mit Hilfe von Klammern, befestigt.

Durch die Abfolge der Verfahrensschritte ist sichergestellt, dass der Wärmeleit körper nicht mit Kunststoff umspritzt wird. Das heißt, dass Kunststoff eingespart wird. Zudem wird die Wärmeauskopplung in das im Tank bevorratete Medium optimiert, da der Wärmeleitkörper in direktem Kontakt mit dem Medium steht. Als Wärmeleitkörper kann ein einfach und kostengünstig herstellbares Strang pressprofil verwendet werden.

Bevorzugt wird vor dem Befestigen des Wärmeleitkörpers im Bereich mindestens einer Stromschiene eine Folienabdeckung aufgebracht und mit dem Rahmen und/oder der Umspritzung stoffschlüssig verbunden, beispielsweise verschweißt. Auf diese Weise wird eine Abdichtung bzw. Versiegelung einer vormontierten Baugruppe erreicht, die vorliegend den mit Kunststoff umspritzten Rahmen, das mindestens eine Heizelement und die Stromschienen umfasst. Die Abdichtung bzw. Versiegelung erspart weitere Abdichtungsmaßnahmen, so dass die Herstel lung der Tankheizung vereinfacht wird. Ferner kann der mindestens eine Wärme leitkörper durch eine einfache Steck- und/oder Klemmverbindung an der vormon tierten Baugruppe befestigt werden.

Das vorgeschlagene Verfahren kann insbesondere zur Herstellung einer erfin dungsgemäßen Tankheizung eingesetzt werden. Anders gesagt, die zuvor be schriebene erfindungsgemäße Tankheizung kann insbesondere nach dem ferner vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher er läutert. Diese zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Tankheizung (von der Seite betrachtet),

Fig. 2 eine weitere perspektivische Darstellung der Tankheizung der Fig. 1 (schräg von unten betrachtet), Fig. 3 einen Horizontalschnitt durch die Tankheizung der Fig. 1,

Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 3,

Fig. 5 einen weiteren vergrößerten Ausschnitt der Fig. 3,

Fig. 6 einen Vertikalschnitt durch die Tankheizung der Fig. 1,

Fig. 7 einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 6,

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung eines Rahmens für eine erfindungsge mäße Tankheizung,

Fig. 9 eine perspektivische Darstellung des Rahmens der Fig. 8 mit einer vor montierten ersten Stromschiene,

Fig. 10 eine perspektivische Darstellung des Rahmens der Fig. 8 mit einer vor montierten ersten und zweiten Stromschiene, Fig. 11 eine perspektivische Darstellung des Rahmens der Fig. 8 mit vormon tierten Stromschienen und einer Umspritzung,

Fig. 12 eine perspektivische Darstellung des Rahmens der Fig. 8 mit vormon tierten Stromschienen, einer Umspritzung und Folienabdeckungen,

Fig. 13 eine perspektivische Darstellung des Rahmens der Fig. 8 mit vormon tierten Stromschienen, einer Umspritzung und Folienabdeckungen sowie einem ersten Wärmeleitkörper, Fig. 14 eine perspektivische Darstellung des Rahmens der Fig. 8 mit vormon tierten Stromschienen, einer Umspritzung und Folienabdeckungen sowie mehre ren Wärmeleitkörpern, und

Fig. 15 eine perspektivische Darstellung der endmontierten erfindungsgemäßen Tankheizung. Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Die in der Fig. 1 dargestellte Tankheizung weist eine vormontierte Baugruppe 7 und beidseits der Baugruppe 7 mit Hilfe von Klammern 10 befestigte Wärmeleit körper 4 auf. Die vormontierte Baugruppe 7 weist eine Umspritzung 8 mit Kunst stoff auf, die der Ausbildung/Ausformung kundenspezifischer Anschlüsse 13 dient (siehe auch Fig. 2). Die Klammern 10 bestehen aus Federstahl und span nen die beidseits der vormontierten Baugruppe 7 angeordneten Wärmeleitkör per 4 gegen eine Folienabdeckung 9 der Baugruppe 7 vor, die eine Versiegelung der Baugruppe 7 bewirkt.

Wie insbesondere der Fig. 3 zu entnehmen ist, weist die vormontierte Baugrup pe 7 einen innenliegenden Rahmen 5 auf, in den elektrische Heizelemente 1 ein gesetzt sind. Beidseits des Rahmens 5 ist jeweils eine Stromschiene 2, 3 ange ordnet, wobei es sich um eine potenzialseitige und eine masseseitige Strom schiene 2, 3 handelt. Die Stromschienen 2, 3 decken die Heizelemente 1 vollflä chig ab bzw. kontaktieren diese und liegen randseitig umlaufend im Rahmen 5, so dass die Heizelemente 1 in einem allseitig umschlossenen Raum 6 aufge nommen sind. Die Stromschienen 2, 3 wiederum werden von den beidseits an geordneten Folienabdeckungen 9 abgedeckt, gegen welche die Wärmeleitkör per 4 mit Hilfe der Klammern 10 verspannt sind. Die von den Heizelementen 1 erzeugte Wärme wird demnach über die Stromschienen 2, 3 und die Folienabde ckungen 9 auf die Wärmeleitkörper 4 übertragen, so dass die Wärmeauskopp- lung optimiert ist.

Um die Stromschienen 2, 3 in den Rahmen 5 einzulegen, weist dieser beidseitig einen Absatz auf (siehe Figuren 4 und 5). Die auf den Stromschienen 2 3 auflie gende Folienabdeckung 9 kann - je nach gewählter Dicke des Heizelements - einen zum Andrücken benötigten Höhenversatz 17 zwischen den äußeren Seiten der Stromschienen 2, 3 und den benachbarten Rändern des Rahmens 5 sowie der hieran anschließenden Umspritzung 8 überbrücken. Zur Befestigung durch Verschweißen mit der Umspritzung 8 sind die Folienabdeckungen 9 über den Rahmen 5 bis auf die Umspritzung 8 des Rahmens 5 geführt (siehe Figuren 4 und 7). Auf diese Weise bildet die Folienabdeckung 9 eine ebene Anlage- und Anpressfläche für den jeweiligen Wärmeleitkörper 4 aus. Wie den Figuren 5, 9 und 10 zu entnehmen ist, können die Stromschienen 2, 3 eine über den Rah- men 5 hinausstehende Kontaktfahne 14 aufweisen, die vorteilhafterweise in einer entsprechenden Aussparung 16 auf beiden Seiten des Rahmens 5 höhenver setzt aufgenommen ist. Die Kontaktfahnen 14 der Stromschienen 2, 3 sind im Versiegelungsbereich der Folienabdeckung 9 so geführt, dass sie auf beiden Sei ten von der Umspritzung 8 umgeben und die umlaufende Abdichtung bzw. Ver siegelung nicht unterbrochen wird.

Die Fig. 6 zeigt eine mögliche Form der Klammern 10, die vorliegend aus Feder stahl gefertigt sind, so dass sie elastisch verformbar sind. Zum Befestigen der Wärmeleitkörper 4 an der vormontierten Baugruppe 7 werden die Klammern 10 einfach von oben aufgeschoben, so dass sich ihre beiden Federarme aufbiegen und die Wärmeleitkörper 4 gegen die jeweilige Folienabdeckung 9 Vorspannen. Die Fig. 7 zeigt deutlich, dass die beidseits angeordneten Folienabdeckungen 9 über den Rahmen 5 hinweg bis auf die Umspritzung 8 geführt sind, so dass eine robuste Abdichtung erreicht wird. Die Folienabdeckungen 9 sind mit der Umsprit zung 8 heiß verschweißt.

Der Fig. 8 ist ein Rahmen 5 für eine erfindungsgemäße Tankheizung zu entneh men. Der Rahmen weist vorliegend einen Mittelsteg 15 auf, der den Raum 6 zur Aufnahme der Heizelemente 1 unterteilt. Der Mittelsteg 15 dient der Trennung und Positionierung der Heizelemente 1 bei der Bestückung.

Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Tankheizung wird zunächst mindes tens ein elektrisches Heizelement 1 in den Rahmen 5 eingesetzt. Anschließend werden die Stromschienen 2, 3 montiert, so dass der das Heizelement 1 auf nehmende Raum 6 allseitig umschlossen ist. Die Fig. 9 zeigt den Rahmen 5 mit eingesetzter rückseitiger Stromschiene 2 und den ausgesparten Räumen 6 zur Aufnahme der Heizelemente 1. Der Fig. 10 ist derselbe Rahmen 5 mit beidseits eingesetzten Stromschienen 2, 3 dargestellt, wobei sich zwischen den beiden Stromschienen 2, 3 die Heizelemente 1 befinden.

Nach der Montage der Heizelemente 1 und der Stromschienen 2, 3 kann entwe der zunächst der Rahmen 5 mit Kunststoff umspritzt werden und anschließend die Folienabdeckung 9 angebracht und mit der Umspritzung 8 verschweißt wer den. Alternativ kann aber auch erst die Folienabdeckung 9 angebracht und an schließend der Rahmen 5 mit Kunststoff umspritzt werden. Die Umspritzung 8 kann dann derart über den Rand der Folienabdeckung 9 geführt werden, dass eine nachträgliche Verschweißung entfallen kann.

Im Bereich der bereits angebrachten oder noch anzubringenden Folienabde ckung 9 wird die Umspritzung 8 ausgespart, so dass diese eine Art Fenster 11 ausbildet, in dem der Wärmeleitkörper 4 angeordnet werden kann (siehe Fig. 11). Zwischen dem Wärmeleitkörper 4 und der Stromschiene 2 bzw. 3 befindet sich dann nur die dünne Folienabdeckung 9, so dass Wärmeübertragung optimiert wird. In der Fig. 11 wurde zunächst der Rahmen 5 mit Kunststoff umspritzt. Erst dann wird beidseits die Folienabdeckung 9 aufgebracht, so dass der in der Fig.

12 dargestellte Zustand erreicht wird. Die Fig. 12 zeigt die vollständig vormontier te Baugruppe 7, die nur noch mit den Wärmeleitkörpern 4 verbunden werden muss.

Wie beispielhaft in den Figuren 11 bis 15 dargestellt, kann die Umspritzung 8 an ihrer Oberseite Aufnahmen 12 für die Klammern 10 ausbilden, mit deren Hilfe die Wärmeleitkörper 4 an der vormontierten Baugruppe 7 befestigt werden. Auf diese Weise ist die Position der Klammern 10 vorgegeben und zusätzlich gesichert.

Wie den Figuren 13 bis 15 zu entnehmen ist, werden beidseits der vormontierten Baugruppe 7 Wärmeleitkörper 4 angeordnet und anschließend mit Hilfe der Klammern 10 an der Baugruppe 7 befestigt. Die Klammern 10 werden hierzu von oben in die Aufnahmen 12 eingesetzt. Dabei werden die Klammern 10 elastisch verformt, was zu einer auf die Wärmeleitkörper 4 wirkenden Vorspannkraft führt, welche die Wärmeleitkörper 4 gegen die jeweilige Folienabdeckung 9 drückt. Der wärmeübertragende Kontakt der Wärmeleitkörper 4 mit den Folienabdeckungen ist somit dauerhaft sichergestellt.

Claims

Ansprüche

1. Tankheizung, umfassend mindestens ein elektrisches Heizelement (1), Stromschienen (2, 3) zur elektrischen Kontaktierung des Heizelements (1) und mindestens einen Wärmeleitkörper (4) zum Verteilen der Wärme des mindestens einen Heizelements (1),

dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Heizelement (1) sandwichartig zwischen zwei Stromschienen (2, 3) angeordnet ist, die in einen das Heizele ment (1) umgebenden, umlaufenden Rahmen (5) eingesetzt sind, so dass das Heizelement (1) in einem allseitig umschlossenen Raum (6) aufgenommen und beidseitig von den Stromschienen (2, 3) elektrisch kontaktiert ist, wobei das Heizelement (1), die Stromschienen (2, 3) und der Rahmen (5) eine vormontierte Baugruppe (7) ausbilden.

2. Tankheizung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Heizelement (1) beidseitig vollflächig an den beiden Stromschienen (2, 3) anliegt und/oder die beiden Stromschienen (2, 3) gegen das mindestens eine Heizelement (1) vorgespannt sind.

3. Tankheizung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die vormontierte Baugruppe (7) im Bereich des Rahmens (5) eine Umspritzung (8) mit einem elektrisch isolierenden Kunststoff, beispielsweise HDPE oder Lupolen, aufweist, wobei die Umspritzung (8) im Be reich mindestens einer Stromschiene (2, 3) ausgespart ist.

4. Tankheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die vormontierte Baugruppe (7) im Bereich min- destsens einer Stromschiene (2, 3) eine Folienabdeckung (9) aufweist, die an ih ren Rändern mit dem Rahmen (5) und/oder der Umspritzung (8) umlaufend stoff schlüssig verbunden, beispielsweise verschweißt, ist.

5. Tankheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wärmeleitkörper (4) mit Hilfe von Befestigungsmitteln, beispielsweise mit Hilfe von Klammern (10), an der vormontierten Baugruppe (7) befestigt ist, wobei vorzugsweise die Klam mern (10) aus Federstahl gefertigt sind und den Wärmeleitkörper (4) gegen die vormontierte Baugruppe (7) Vorspannen.

6. Tankheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass sich an gegenüberliegenden Seiten der vormon tierten Baugruppe (7) mindestens zwei Wärmeleitkörper (4) gegenüberliegen, die vorzugsweise mit Hilfe der Klammern (10) gegeneinander verspannt sind.

6. Tankheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (5) aus einem elektrisch isolieren den Kunststoff, beispielsweise aus Grivory, gefertigt ist.

7. Tankheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeleitkörper (4) aus Metall, beispiels weise aus Kupfer oder Aluminium, gefertigt ist und/oder ein Strangpressprofil ist.

8. Tankheizung nach einem der Ansprüche 4 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass die Folienabdeckung (9) aus einem elektrisch isolierenden, medienundurchlässigen und temperaturbeständigen Material gefer tigt ist und/oder eine Verbundfolie ist.

9. Tankheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Heizelement (1) ein Wider standsheizelement, insbesondere ein PTC- Element, ist.

10. Verfahren zur Herstellung einer Tankheizung, die mindestens ein elektri sches Heizelement (1), Stromschienen (2, 3) zur elektrischen Kontaktierung des Heizelements (1) und mindestens einen Wärmeleitkörper (4) zum Verteilen der Wärme des mindestens einen Heizelements (1) umfasst, bei dem das mindes tens eine Heizelement (1) in einen Rahmen (5) eingesetzt wird, auf den Rah men (5) beidseits jeweils eine Stromschiene (2, 3) aufgelegt wird, anschließend der Rahmen (5) mit einem elektrisch isolierenden Kunststoff umspritzt wird und erst nach dem Umspritzen mit Kunststoff der mindestens eine Wärmeleitkör per (4) mit Hilfe von Befestigungsmitteln, beispielsweise mit Hilfe von Klam mern (10), befestigt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Befestigen des Wärmeleitkörpers (4) im Bereich mindestens einer Stromschiene (2, 3) eine Folienabdeckung (9) auf gebracht und mit dem Rahmen (5) und/oder der Umspritzung (8) stoffschlüssig verbunden, beispielsweise verschweißt, wird.